Понятие о геноме кратко

Обновлено: 04.07.2024

Геном — совокупность генов, характерных для гаплоидного (одинарного) набора хромосом определенного вида организмов. Геном также считается совокупностью наследственного материала, заключенного в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию, которая необходима для построения и поддержания организма. У человека геном состоит из 23 пар хромосом, расположенных в ядре и ДНК митохондрий.

В отличие от прокариот, основная часть генома эукариот находится в ядре клетки, а меньшая часть — в митохондриях, хлоропластах и других пластидах. Так же, как и у прокариот, информационной макромолекулой генома эукариот является ДНК, которая неравномерно распределена по нескольким хромосомам в виде комплексов с многочисленными белками. Считается, что содержание ДНК у эукариот в расчете на одну клетку в среднем на два-три порядка выше, чем у прокариот.

Геном определяется количеством ДНК и измеряется числом пар образующих ДНК нуклеотидов или в единицах массы. В отличие от генотипа, геном представляет собой характеристику вида, а не отдельной особи. Чтобы определить число и сходство геномов у разных видов, используют геномный анализ.

Диплоидные организмы содержат два генома — отцовский и материнский. Также можно встретить виды (чаще — среди растений), у которых хромосомный набор представлен несколькими геномами. Такое явление называется полиплоидией. Полиплоидию можно вызвать искусственно. С помощью гибридизации разных видов получают организмы аллополиплоиды, в клетках которых одновременно присутствуют геномы разных видов.

Геном различается у разных групп организмов. Так, геном бактерий состоит в среднем из 106 пар нуклеотидов, грибов — из 107 пар, большинства животных и многих растений — из 109 пар. У значительной части семенных растений, а также у саламандр и некоторых рыб он достигает размера в 1010 пар нуклеотидов. Геном человека включает 22 пары аутосом (парные хромосом, одинаковые у живых мужских и женских организмов с хромосомным определением пола), две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК, что в совокупности составляет примерно 3,1 млрд пар оснований.

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма [1] . Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК [2] .

У человека (Homo sapiens) геном состоит из 23 пар хромосом, находящихся в ядре, а также митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомные хромосомы, две половые хромосомы Х и Y, а также митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований [1] .

Содержание

Происхождение названия

Структура и размер генома

Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова.

Объёмы генетической информации, заключённой в клетках зародышевой линии (предшественники половых клеток и сами гаметы) и соматических клетках, в ряде случаев существенно различаются. В онтогенезе соматические клетки могут утрачивать часть генетической информации клеток зародышевой линии, амплифицировать группы последовательностей и (или) значительно перестраивать исходные гены.

В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются.

Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофонде больших популяций, можно говорить лишь о некоем усреднённом геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей.

Размер генома

Размер генома — общее число базовых пар ДНК в одной копии гаплоидного генома.

Размеры геномов организмов разных видов значительно отличаются друг от друга, и при этом часто не наблюдается корреляции между уровнем эволюционной сложности биологического вида и размером его генома.

Организация геномов

Эукариоты

У эукариот геномы находятся в ядре (Кариомы)и содержат от нескольких до многих нитевидных хромосом.

Прокариоты

У прокариот ДНК присутствует в виде кольцевых молекул.

Прокариотические геномы, как правило, гораздо меньше, чем у эукариот. Они содержат относительно небольшие некодирующие части (5-20 %).

Органеллы

Геномы митохондрий и пластид организованы как прокариотические геномы.

Вирусы

Вирусные геномы очень малы.

См. также

Примечания

Литература

Сингер М., Берг П. Гены и геномы. — Москва, 1998.
Стент Г., Кэлиндар Р. Молекулярная генетика. — Москва, 1981.

Ссылки

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 13 мая 2011.

Геном - совокупность всех генов организма; его полный хромосомный набор.

Термин "геном" был предложен Г. Винклером в 1920 г. для описания совокупности генов, заключенных в гаплоидном наборе хромосом организмов одного биологического вида. Первоначальный смысл этого термина указывал на то, что понятие генома в отличие от генотипа является генетической характеристикой вида в целом, а не отдельной особи. С развитием молекулярной генетики значение данного термина изменилось. Известно, что ДНК, которая является носителем генетической информации у большинства организмов и, следовательно, составляет основу генома, включает в себя не только гены в современном смысле этого слова. Большая часть ДНК эукариотических клеток представлена некодирующими ("избыточными") последовательностями нуклеотидов, которые не заключают в себе информации о белках и нуклеиновых кислотах. Таким образом, основную часть генома любого организма составляет вся ДНК его гаплоидного набора хромосом.

Генетическая информация в клетках содержится не только в хромосомах ядра, но и во внехромосомных молекулах ДНК. У бактерий к таким ДНК относятся плазмиды и некоторые умеренные вирусы, в клетках эукариот - это ДНК хлоропластов, митохондрий и других пластид. Объемы генетической информации, заключенной в клетках зародышевой линии (предшественники половых клеток и сами гаметы) и соматических клетках, в ряде случаев существенно различаются. В онтогенезе соматические клетки могут утрачивать часть генетической информации клеток зародышевой линии, амплифицировать группы последовательностей и(или) значительно перестраивать исходные гены.

Следовательно, под геномом организма понимают суммарную ДНК гаплоидного набора хромосом и каждого из внехромосомных генетических элементов, содержащуюся в отдельной клетке зародышевой линии многоклеточного организма. В определении генома отдельного биологического вида необходимо учитывать, во-первых, генетические различия, связанные с полом организма, поскольку мужские и женские половые хромосомы различаются. Во-вторых, из-за громадного числа аллельных вариантов генов и сопутствующих последовательностей, которые присутствуют в генофонде больших популяций, можно говорить лишь о некоем усредненном геноме, который сам по себе может обладать существенными отличиями от геномов отдельных особей.

Гено́м — совокупность наследственного материала, заключённого в клетке организма [1] . Геном содержит биологическую информацию, необходимую для построения и поддержания организма. Большинство геномов, в том числе геном человека и геномы всех остальных клеточных форм жизни, построены из ДНК, однако некоторые вирусы имеют геномы из РНК [2] .

У человека (Homo sapiens) наследственный материал соматической клетки представлен 23 парами хромосом (22 пары аутосом и пара половых хромосом), находящихся в ядре, а также клетка обладает множеством копий митохондриальной ДНК. Двадцать две аутосомы, половые хромосомы Х и Y, митохондриальная ДНК человека содержат вместе примерно 3,1 млрд пар оснований [1] .

В 1909 году датский ученый-микробиолог В. Иогансен предложил использовать в науке понятие гена.

Под понятием о гене стали понимать специфический участок молекулы нуклеиновой кислоты (РНК или ДНК), определяющий наследственные признаки живого организма.

На протяжении долгого времени ген считали неделимой единицей наследственности, мутаций и рекомбинаций. Продолжалось это до тех пор, пока не были выяснены структуры нуклеиновых кислот и открыт генетический код.

Еще позже ученые выяснили, что мутационные процессы могут оказывать влияние не на весь ген, а только на отдельную его часть.

Было установлено, что в ходе кроссинговера гомологичные хромосомы обмениваются не только целыми генами, но и определенными частями.

При этом, функционально ген является целостной единицей.

Об этом говорит, как минимум, тот факт, что даже незначительные нарушения в строении гена приводят к изменениям закодированной в нем информации или вообще к ее потере.

Основные виды генов

Есть два основных вида генов:

Структурные. Они отвечают за кодирование структуры белков и рибонуклеиновых кислот.
Регуляторные. Они являются местом присоединения ферментов и прочих биологически активных соединений. Также они воздействуют на активность структурных генов, участвуют в процессах репликации ДНК и транскрипции.

Обычно регуляторные гены небольшие по размерам (несколько десятков пар нуклеотидов). Структурные же гены могут достигать в размере сотни и тысячи нуклеотидов.

Основные свойства генов

Гены способны проявлять в различных условиях различные качества — к такому выводу пришли ученые в результате продолжительных исследований. На основе этих исследований они сформулировали основные свойства генов:

ген дискретен в своем действии. Имеется в виду, что он обособлен в своей активности от прочих генов;
гену свойственно специфическое проявление своего влияния. Каждый ген отвечает за определенный, кодируемый им признак;
ген воздействует дозировано, усиливая степень проявления определенного признака при увеличении числа доминантных аллелей;
развитие нескольких различных признаков может происходить под влиянием одного и того же гена. Это называется множественным действием гена;
разные гены проявляют одинаковую степень воздействия на развитие одного и того же признака. Другими словами, один признак кодирует несколько генов. Речь идет о множественных генах или полигенах;
отмечается взаимодействие одного гена с другими генами, что становится причиной новых признаков. Это взаимодействие опосредованно и происходит при помощи синтезированных продуктов реакций генов;
при изменении расположения гена (эффект положения) или в результате воздействия разнообразных факторов окружающей среды действие гена может модифицироваться.

Геном прокариот и эукариот

Геном прокариот отличается большей сложностью в плане строения, а также включает в себя оба вида генов: структурные и регуляторные.

Например, состав нити ДНК кишечной палочки включает 3800000 пар нуклеотидов. Число количество структурных генов составляет примерно 1 тысячу. Примерно половина длины ее молекулы не несет наследственной информации. Эти участки, находящиеся между генами, называют спейсерами.

Геном эукариот, в свою очередь, отличается более сложной структурой. В ядре эукариот больше ДНК и, соответственно, больше структурных и регуляторных генов.

К примеру, генов дрозофилы включает до 180000000 пар нуклеотидов и примерно десять тысяч структурных генов.

В геноме человека — больше 100 тысяч структурных генов.

Доминантный и рецессивный гены

Деление на доминантный и рецессивный гены зависит от того, проявляется или не проявляется признак.

В случае, если кодируемый геном признак сразу проявляется в фенотипе, речь идет о доминантном гене (господствующем). Если признак не проявляется (угнетается доминантным), то ген называют рецессивным. Его проявление в фенотипе возможно при условии гомозиготного состояния по рецессивному признаку.

Иногда случается, что ни один из генов не получает преимущества в фенотипе. Тогда в нем проявляется особый вариант признака. Речь идет о неполном доминировании. К примеру, вместо белой и красной расцветки цветов получается розовая.

Читайте также: